浅谈聚乙烯管道热熔连接工艺
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浅谈聚乙烯管道热熔连接工艺
热熔连接在20世纪60年代早期就开始应用于塑料管的连接,并大幅度降低了施工费用。
其焊接过程可以简单的描述为:将待焊管材端面通过专用的加热板加热到200℃后,使其充分加热熔化,同时迅速将两端面贴合,通过机具保持一定压力,冷却后达到连接的目的。
热熔对接焊接的整个焊接过程分为五个阶段:
预热阶段,即卷边阶段
吸热阶段
转换阶段,即加热板抽出阶段
焊接阶段
冷却阶段
各阶段所用时间和压力参数取决于所使用的管材标准。
下图示意出了焊接过程的各个阶段:
焊接各阶段压力图
热熔对接焊接操作过程
焊接前准备
清洁油路接头,正确的连接焊机各部件:测量电源电压,确认电压符合焊接要求。
检查并清洁加热板,涂层损坏应当更换。
其表面聚乙烯的残留物只能用木质工具去除,油污油脂等必须用清洁的棉布和酒精进行处理。
按照焊接工艺正确设置吸热、冷却时间和加热板温度等参数。
焊接前,加热板应当在焊接温度下适当预热,以确保加热板温度均匀。
装夹管材/管件
用滚杠或者滚轮支架将管垫平,调整同心度,利用夹具校正管材不圆度,并
且留有足够的焊接距离。
铣削焊接面
铣削足够厚度,使焊接端面光洁、平行,确保对接端面间隙小于0.3mm;错边量小于焊接处壁厚的10%。
重新装夹管材时必须重新铣削。
拖动压力的测量和检查
每次焊接时必须测量并且记录拖动压力(P拖)。
加热
放置加热板,调整焊接压力P1。
(P1)= 拖动压力(P拖)+ 焊接规定压力(P2)。
当加热板两侧焊接处圆周卷边凸起高度达到规定值时,降压至拖动压力(P 拖),在确保加热板与焊接端面紧密贴合的条件下,开始吸热计时。
切换对接
在规定的时间内抽出加热板,立即贴合焊接面,迅速将压力匀速升至焊接压力(P1),严禁高压碰撞。
拆卸管道元件
达到冷却时间后,将压力降至零,拆卸已完成焊接的管道元件。
热熔对接施工环节注意事项
适合焊接的管材
热熔对接适用于DN63mm以上或壁厚6mm以上的管材。
对于直径小于63mm的管材,不推荐使用热熔对接焊。
焊接端部SDR值不同的管材或管件,不应通过热熔对接焊连接。
热熔对接的管材应尽可能是相同的材料,或具有相同的MFR。
如果MFR不同,应具有尽量相近的MFR,并且都在0.3g/10min~1.3g/10min之间,并预先通过实验确定其焊接性能,以及可接受的翻边不均匀程度。
温度设定
对接焊温度通常位于200℃~235℃之间。
焊接温度过低会降解材料,加热不
充分会导致材料软化不够。
焊接不同的管材时,热板的温度选择有所不同,对于PE100选择225℃±10℃, PE80选择210℃±10℃。
加热时间(形成卷边)
加热板达到设定的温度后,应保持一定的恒温时间,然后将端面修平的管材以一定的压力压紧在加热板的平面上,初始时压力(P1)较高并保持一定的时间(t1)以便保证管材整个端面与热板平面达到良好接触,直到形成规定宽度的卷边,这个时间通常以预先设定为基
4. 吸热时间
达到规定的卷边后,将压力切换至(P2),使管材端面和加热工具刚好保持接触,开始吸热。
吸热时间t2是管材壁厚的函数,对于大口径管材,这一段时间可能相当长。
5. 切换时间
达到吸热时间后,打开焊机的移动夹具,并移走加热板。
在这段时间里,熔融的物料暴露在空气中,不但会迅速降温,还会产生一定程度的热降解,因此该段时间的控制就显得非常重要,控制的越短越好。
6. 增压时间
增压时间应平稳而迅速,重新建立压力时,应当缓和而不能太过突然,以免熔体不均匀流动或产生较大应力。
7. 焊接(冷却)时间
焊接压力P5不能过高,以免将焊接面上的熔融物料全部挤跑,形成所谓冷焊接头。
其大小通常应与P1相同,并在整个冷却过程中保持不变。
冷却时间
冷却时间对于接头质量有着非常重要的影响。
为了提高效率而人为的缩短冷却时间是非常严重的错误。
在整个对接焊过程和随后的冷却过程中,对焊机应保持紧压状态。
工作环境
寒冷天气或刮风会影响焊接温度,此时应考虑合适的防护措施,如设置帐篷、为管道增加端帽或根据管材管径适当延长加热时间。
热熔对接在环境温度低于-5℃或大风环境下操作时,应采取保护措施或调整焊接工艺。
夹紧与对中
焊接时必须加紧管材或管件,待焊接面贴合对齐后,对中误差不得超过规定最大偏移量(一般为0.2mm)。
端面铣削
端面应铣平。
铣削端面时,压紧力应足使铣刀两侧产生稳定的PE薄片。
撤走铣刀时,应降低压力,保持铣刀继续旋转,直到不能再切削下PE再移走,以免管材或管件起毛刺。
当DN<200mm时所产生的外径错变量最大为0.5mm,当DN≥200mm时所产生的外径错变量最大为0.1倍壁厚或1mm中的较大值。
12.洁净程度
待焊接部件端面必须清洁,检查加热工具焊接表面涂层是否完整并没有划伤,如有必要,清理焊接表面和加热工具。
13.拖动压力
应尽可能减少拖动阻力,如使用短管作为滚筒。
14.设备状态
焊接设备应符合国家相关规范、标准的要求。
焊接设备应定期维护,加热表面的清洁和完整性、温控精度、对中能力非常重要。
不使用设备时,要将加热工具储存保护好。
热熔对接的质量控制
PE管焊接原理虽然简单,但影响质量的因素却很多,某一环节控制不严,即会影响焊接质量。
热熔对接接头的质量主要靠过程控制来保障,过程控制应从人、机、料、法、环五方面入手。
影响热熔焊接的因素:
1.适合焊接的管材
2.适合的焊接温度
3.加热时间(形成卷边)
4.吸热时间
5.切换时间
6.增压时间
7.焊接压力
8.冷却时间
9.工作环境10.端面铣削11.拖动阻力12.设备状况
(四)热熔对接工艺在实际应用过程中需考虑的问题
1.焊接时气温的变化:当气温变化时,可适当的调整吸热时间。
2.国家相关规范已规定首次采用的某一标准系列焊接工艺参数(如吸热和转换时间、焊接时间、加热板温度等)时,应进行焊接工艺评定。
3.压力换算:在焊接中实际操作的使用压力与工艺参数数值都是不同的;首先,应将工艺压力(加热压力、吸热压力、焊接压力)换算成液压系统压力;其次,应将拖动压力(移动夹具的摩擦阻力)加到P1上,得到使用压力。